Virtual commissioning: cosa è, tecnologia, applicazioni e vantaggi

Uno degli obiettivi principali dell’industria 4.0 è quello di proporre sistemi sempre più aggiornati in termini di ottimizzazione degli impianti e della loro flessibilità. Bisogna quindi fare i conti con l’importanza sempre maggiore rivestita dal virtual commissioning. Questo permette una simulazione degli impianti produttivi talmente accurata da prevedere in anticipo le problematiche e potenziare le funzionalità dei macchinari necessari. La linea produttiva raggiunge così la massima ottimizzazione e il cliente finale ha un controllo sempre più diretto su di essa.

Virtual commissioning: cosa è

Il virtual commissioning è un sistema che, attraverso l’utilizzo di una tecnologia tridimensionale, simula la realizzazione dell’impianto necessario al cliente finale, allo scopo di mostrare il progetto prima che venga implementato e permettendo modifiche e ottimizzazioni in tempo reale per evitare sprechi in termini economici e produttivi.

Grazie a questa straordinaria tecnologia i produttori e i fruitori sono in grado di testare il progetto finale prima che venga realizzato, individuandone punti di forza e criticità. Il virtual commissioning funziona perché permette di realizzare diagnosi precoci e modificare i singoli applicativi per ottenere un risultato soddisfacente al 100%. Eseguendo test in un ambiente virtuale si possono migliorare le caratteristiche della macchina prima che venga messa in produzione.

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Virtual commissioning: tecnologia

Si parte da un progetto realizzato con una tecnologia 3D che tiene conto della struttura dove verranno collocate le macchine e delle sue criticità. Poi il progetto prende in considerazione gli ingombri delle singole macchine, le strutture che le compongono e che le devono sostenere: tutto questo viene analizzato in un ambiente protetto, che è quello virtuale.

Attraverso il virtual commissioning si possono simulare sequenze di moto e segnali I/O attraverso una mappazione con controllo. Una volta realizzato il progetto, si eseguono i test per correggere gli errori di automazione anticipando la corretta messa in produzione e mostrando già il progetto montato.

Viene quindi realizzato un “Digital Twin” della macchina con tutte le sue caratteristiche finali e le sue funzioni testate e implementate in modo da ottenere un gemello virtuale identico al futuro originale prodotto. Ci si avvale di due diverse architetture:

  • Software-in-the-loop che si avvale di un simulatore PLC (PLC Advanced);
  • Hardware-in-the-loop che serve a connettere il modello virtuale ad un sistema di controllo, che simula la soluzione finale da proporre.

In questo modo si identificano con maggiore facilità gli errori e si implementano ulteriori funzionalità, che magari inizialmente sono state trascurate. Le soluzioni simulate attraverso questo modello meccatronico sono poi reinserite all’interno del gemello reale con risultati positivi in termini di produzione e risparmio.

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Virtual commissioning: applicazioni

Avvalersi del Virtual Commissioning è una scelta ponderata e ottimale per tutte le aziende che utilizzano macchine ad elevata automazione in qualsiasi ambito dell’industria 4.0 perché garantisce un migliore bilanciamento tra grossi investimenti economici e rischi. Questo perchè limita gli eventuali danni in caso di errori in fase di realizzazione dell’impianto. L’utente ideale che si avvale di Virtual Commissioning fa parte dell’industria manifatturiera e ha necessità di produrre dispositivi di controllo (PLC, Motion Control o CNC) o strumenti industriali o impianti di produzione.

Le aziende che decidono di avvalersi del virtual commissioning hanno due elementi in comune:

  • Necessitano di aspettative e dati realistici sul modello, sulla sua accuratezza e sui requisiti che può soddisfare;
  • Oltre ad un progetto di investimento molto preciso hanno bisogno di un piano di introduzione graduale di processi, dove quelli che forniscono il miglior ROI vengono implementati per primi, tracciando una direzione grazie ai primi dati di valutazione.

Tenendo conto di tutto questo appare chiaro che lo sforzo e l’investimento nel modello tridimensionale sono giustificati più facilmente e ripagano già nell’immediato, rendendo gli ambiti di applicazione del virtual commissioning nell’industria 4.0 praticamente universali.

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Virtual commissioning: vantaggi

Vediamo ora a definire con precisione quali possono essere i vantaggi del virtual commissioning. Questo sistema permette di:

  • Ridurre considerevolmente i tempi di sviluppo: la fase di debug viene fatta prima che la macchina realizzata;
  • Evitare colli di bottiglia ed errori di scheduling, abbattendo il costo di produzione e migliorando il sistema nella sua totalità, con l’obiettivo di favorire la qualità e il time to market del prodotto finito;
  • Competere in un mercato dinamico, affollato e competitivo (anche nel caso di piccole e media imprese);
  • Fornire un aiuto concreto alle aziende nel processo di decision making con tutte le conseguenze che ciò comporta;
  • Controllare la sicurezza dell’impianto e migliorare le condizioni del lavoratore che utilizza la macchina;
  • Analizzare l’efficienza di un applicativo prima che venga prodotto per individuare i malfunzionamenti prima che ci sia uno stop della produzione. Ovvero una sorta di manutenzione predittiva prima che il progetto venga messo in opera.

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